§14-1弹簧的功用和类型§14-2弹簧的
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和制造§14-3弹簧的工作能力计算第十四章弹簧弹簧一、弹簧的功用和类型弹簧的主要功能有：常用弹簧的类型、特点和应用1.圆柱螺旋弹簧承受压缩。结构简单，制造方便，刚度稳定，应用最广。承受拉伸。结构简单，制造方便，刚度较稳定，应用较广。承受扭转。主要用于各种装置的压紧、储能或传递转矩。二、弹簧的类型2.圆锥螺旋弹簧3.蝶形弹簧承受压缩。刚度大，缓冲、吸振性强。主要用于要求缓冲和减震能力强的重型机械。承受扭转。其结构紧凑，稳定性好，可防止共振。主要用于承受较大载荷和减振。4.环形弹簧5.盘簧承受扭转。储存的能量随圈数的增多而增大。多用于钟
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、仪器的储能装置。承受压缩。能吸收较多的能量，因此具有较高的减振性。常用于重型设备的缓冲装置。6.板弹簧承受弯曲。缓冲减振性好。主要用于汽车、拖拉机、火车车辆等悬挂装置中。弹簧二、弹簧的材料和制造常用的金属弹簧材料：碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈钢和铜合金。（一）弹簧的材料材料选择的依据：根据弹簧的功用、重要程度及工作条件（包括载荷性质、大小及循环特性、工作温度和周围介质等）选取不同类型的材料。螺旋弹簧的结构材料制造2圆柱螺旋弹簧的结构、材料、许用应力及制造（二）弹簧的材料及许用应力 为了使弹簧能够可靠地工作，弹簧材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限，同时应具有足够的韧性和塑性，以及良好的可热处理性。 选择弹簧材料时，应考虑其用途、使用条件(载荷性质、大小及循环特性、工作持续时间、工作温度等)以及加工、热处理和经济性等因素。1）碳素弹簧钢(如65、70钢)：价格便宜，但弹性极限低；低锰弹簧钢(如65Mn)：淬透性好、强度较高，淬火后易产生裂纹；硅锰弹簧钢(如60Si2MnA)：弹性极限高，回火稳定性好；铬钒钢(如50CrVA)：耐疲劳和抗冲击性能好，价格贵，用于要求高的场合。 2）合金弹簧钢3）特殊钢、铜合金和非金属材料等二、圆柱螺旋弹簧的制造卷制→挂钩的制作或端面圈的精加工→热处理→工艺试验及强压处理。螺旋弹簧的制造工艺包括：圆柱螺旋弹簧的结构、材料、许用应力及制造弹簧材料的许用应力与弹簧的类型、材料的力学性能、簧丝直径和载荷性质等有关。强压处理可以提高弹簧的承载能力。圆柱螺旋弹簧的设计计算二、圆柱螺旋弹簧的结构形式（一）圆柱螺旋压缩弹簧在自由状态下，弹簧各圈之间有间距δ，以便弹簧受压时有产生相应变形的可能。圆柱螺旋压缩弹簧图圆柱螺旋压缩弹簧的端面圈a）YⅠ型b）YⅡ型c）YⅢ型图圆柱螺旋压缩弹簧圆柱螺旋弹簧的设计计算二、圆柱螺旋弹簧的结构形式（二）圆柱螺旋拉伸弹簧图圆柱螺旋拉伸弹簧圆柱螺旋拉伸弹簧挂钩的形式图圆柱螺旋拉伸弹簧挂钩的形式a）LI型b）LII型c）LVII型d）LVIII型§15-3圆柱螺旋弹簧的设计计算1一、几何参数计算圆柱螺旋弹簧的设计计算 普通圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸有：压缩弹簧拉伸弹簧外径D中径D2内径D1节距t螺旋升角弹簧丝直径d有效圈数n总圈数n1自由高度或长度H0旋绕比C＝D2/d圆柱螺旋弹簧计算2圆柱螺旋弹簧的设计计算二、圆柱螺旋弹簧的承载过程在弹簧的工作图中，应绘制弹簧特性线描述弹簧的承载过程。拉伸弹簧特性线压缩弹簧特性线圆柱螺旋弹簧的几何尺寸公式Fmin－安装时弹簧所受的力，称为弹簧的最小载荷。Fmax－工作中弹簧所受的最大工作载荷。Fj－使簧丝内应力达到弹性极限的载荷，称为弹簧的极限载荷。Fmin、Fmax、Fj作用下弹簧的高度或长度分别用H1、H2、H3表示。相应的变形量分别用λmin、λmax、λj表示。显然有通常，取Fmin=（0.1～0.5）Fmax；取Fmax≤0.8Fj。圆柱螺旋弹簧计算3圆柱螺旋弹簧的设计计算三、强度计算圆柱螺旋弹簧受压或受拉时，弹簧丝的截面上主要受到横向剪力F和扭矩T=FD2/2。下面以压缩弹簧承受轴向载荷的情况进行
分析
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。 1.弹簧的受力分析有初扭应力的拉伸弹簧的初扭应力τc。初拉力F0由下式计算圆柱螺旋弹簧计算4圆柱螺旋弹簧的设计计算 2.弹簧丝的应力分析由于螺旋弹簧的簧丝是曲杆，受轴向载荷F作用时，将在簧丝内侧产生最大切应力。式中：K—曲度系数；C—旋绕比，见表15－7。圆柱螺旋弹簧计算5圆柱螺旋弹簧的设计计算3.强度计算强度条件：设计式：四、刚度计算圆截面簧丝螺旋弹簧在轴向载荷F作用下，所产生的变形量为： 最大工作载荷Fmax作用下的变形量λmax：压缩弹簧和无初应力的拉簧：圆柱螺旋弹簧计算6圆柱螺旋弹簧的设计计算 弹簧的有效圈数n： 弹簧的刚度c：五、稳定性计算如果螺旋压缩弹簧的高度过大，在轴向载荷F作用下，可能会产生侧弯失稳。圆柱螺旋弹簧计算7圆柱螺旋弹簧的设计计算为避免失稳，选择高径比b=H0/D2。如高径比超出范围，必须进行稳定性计算。应满足的条件为：式中：Fc－不失稳的临界载荷（N)；Cb－不稳定系数。
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